Hóa học vô cơ - Sắt (Fe)

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 18/06/2014 ‹#› GVHD: Huỳnh Thị Hồng Hoa SVTH: Kim Ngọc Phương Bình Nguyễn Văn Tâm Trình Quốc Thanh Lưu Thanh Tiền Nguyễn Quốc Vinh Fe NỘI DUNG ĐẶC ĐIỂM NHÓM VIIIB CẤU TẠO TÍNH CHẤT VẬT LÝ TÍNH CHẤT HÓA HỌC Điều CHẾ - ỨNG DỤNG TÀI LIỆU THAM KHẢO NHÓM VIIIB Nhóm VIIIB của bảng tuần hoàn gồm 3 cột dọc, hình thành 3 họ nguyên tố theo chiều ngang. Họ Sắt: Fe, Co, Ni. Họ Platin nhẹ: Ru, Rh, Pd. Họ Platin nặng: Os, Ir, Pt. I. ĐẶC ĐIỂM CỦA NHÓM VIIIB Có 8 đến 10 electron hóa trị trong đó chỉ có 2 electron ngoài cùng (ns2), (trừ paladi). Số oxy hóa đặc trưng là +2. Có màu từ xám đến trắng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao; thể tích nguyên tử rất nhỏ. Có khả năng hấp thụ hydro và hoạt hóa nó. Có khả năng tạo phức bền. I. ĐẶC ĐIỂM CỦA NHÓM VIIIB I. ĐẶC ĐIỂM CỦA NHÓM VIIIB Nguyên tố STT Cấu hình electron Khối lượng nguyên tử Bán kính nguyên tử Fe 26 3d64s2 55.847 126 Co 27 3d74s2 58.933 125 Ni 28 3d84s2 58.71 124 Ru 44 4d75s1 101.07 132 Rh 45 4d85s1 102.905 134 Pd 46 4d105s0 106.4 137 Os 76 4f145d66s2 190.2 133 Ir 77 4f145d76s2 192.7 135 Pt 78 4f145d96s1 195.07 138 SẮT (Fe) CẤU TẠO CỦA SẮT + Cấu hình electron: (Ar)3d64s2 26+ 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Nhận xét gì về khả năng nhường electron của nguyên tử Fe để tạo ra các ion tương ứng? CẤU TẠO CỦA SẮT 26+ 26+ 26+ Ion Fe2+ Ion Fe3+ 26Fe 26+ + Cấu hình electron: (Ar)3d64s2 Khi tham gia phản ứng, Fe nhường 2e ở phân lớp 4s và có thể nhường thêm 1e ở phân lớp 3d, tạo ra ion Fe2+ và Fe3+. Fe3+ 26+ 26+ Fe2+ Fe 26+ 26+ 0,162(nm) 0,076(nm) 0,064(nm) I2 : 1560kJ I3 : 2960kJ I1: 760kJ 26+ 26+ + Một số đại lượng của nguyên tử - Bán kính: CẤU TẠO CỦA SẮT + Một số đại lượng của nguyên tử : Độ âm điện : 1,83 Thế điện cực chuẩn : -0,44(V) +0,34(V) +0,77(V) +0,8V CẤU TẠO CỦA SẮT + Cấu tạo đơn chất sắt : Có thể tồn tại dạng mạng tinh thể lập phương tâm khối (Feα) và tâm diện (Feγ) Tính chất vật lý Thông số hóa lý Fe Electron hóa trị 3d64s2 Bán kính nguyên tử RK (Å) 1,26 Năng lượng ion hóa 1 (eV) 7,78 Khối lượng riêng d (g/cm3) 7,9 Nhiệt độ nóng chảy tnc (0C) 1536 Nhiệt độ sôi ts (0C) 2740 Độ dẫn điện (so với Hg = 1) 10 Độ dẫn nhiệt (Hg = 1) 10 Thông số hóa lý Fe Độ cứng (so với kim cương = 10) 4-5 Nhiệt thăng hoa kJ/mol 418 Hàm lượng trong vỏ quả đất (%) 1,5 Từ tính Sắt từ, thuận từ Thế cực chuẩn -0.44 Độ âm điện 1.8 Màu Trắng xám, ánh kim Dễ rèn, dễ dát mỏng Tác dụng với phi kim. Tác dụng với oxit axit. Tác dụng với dung dịch muối. Tác dụng với axit. Fe Tác dụng với phi kim. Tác dụng với oxit axit. Tác dụng với dung dịch muối. Tác dụng với axit. Fe TÁC DỤNG VỚI PHI KIM   TÁC DỤNG VỚI OXIT AXIT   TÁC DỤNG VỚI AXIT H2NO3 H2SO4 HCl . Fe + 2 HNO3  Fe(NO3)2 + H2 Fe + 4 HNO3 (loãng)  Fe(NO3)3 + NO + 2 H2O Fe + H2SO4  FeSO4 + H2 2 Fe + 6 H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3 SO2 + 6 H2O Fe + HCl  FeCl2 + H2 TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI Sắt khử được các ion kim loại đứng sau sắt trong dãy thế điện cực : Fe + Cu2+  Fe2+ + Cu hoặc: Fe + Ag+dư  Fe3+ + Ag HỢP CHẤT Loại hợp chất Tính chất Oxit Oxit Fe2+ Vừa có tính oxh, vừa có tính khử. Oxit bazo Oxit Fe3+ Có tính oxh. Oxit bazo Hidroxit Hidroxit Fe2+ Kém bền, dễ bị oxh thành Fe3+, bazo yếu Hidroxit Fe3+ Có tính lưởng tính. Oxi hóa Muối Muối Fe2+ Tính khử Muối Fe3+ Tính oxi hóa Oxit: 2FeO + 1/2O2 -> Fe2O3 tính khử FeO + CO  Fe + CO2 tính oxi hóa 3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 + CO2 FeO + 2HCl -> FeCl2 + H2O HỢP CHẤT Hidroxit: 4Fe(OH­)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3 Fe(OH)2 + 2HCl -> FeCl2 + 2H2O Fe(OH)3 + 3HCl -> [Fe(H2O)6]Cl3 Fe(OH)3 + 3KOH -> K3[Fe(H2O)6] Muối: 5Fe2+ + MnO4- + H+ -> 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 2FeCl3+ Cu -> 2FeCl2 + CuCl2 HỢP CHẤT Nguyên liệu Thổi không khí đã làm giàu oxi và sấy nóng tại ~900oC (1) C +O2  CO2 (2) CO2 + C  2CO CO CO CO (3) 3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 + CO2 (4) Fe3O4 + CO  3FeO + CO2 (5) FeO + CO  Fe + CO2 Gang lỏng: Fe + >2%C Xỉ CaSiO3 Khí lò cao: CO2, CO, H2, … (3a) CaCO3  CaO + CO2 (5a) CaO + SiO2  CaSiO3 1800oC 1300oC 400oC 200oC 500oC-6000C 700oC-8000C 1000oC 15000C IV. ĐIỀU CHẾ Một số phương pháp điều chế khác: Phương pháp Mactanh(lò bằng) Phương pháp lò điện Phương pháp Betxome IV. ĐIỀU CHẾ V. ỨNG DỤNG Hình ảnh: Ứng dụng của sắt – hợp kim của sắt Một số thực thẩm bổ sung sắt cho cơ thể: + Thịt, bao gồm thịt bò, thịt gà tây, thịt gà ta và thịt heo. + Hải sản, bao gồm tôm, sò, hàu và cá ngừ. + Rau củ, bao gồm spinach, đậu, bông cải xanh, khoai tây. + Quả tươi, bao gồm dâu tây, dưa hấu, nho khô và chà là… V. ỨNG DỤNG VI - Tài liệu Tham khảo: Hóa học vô cơ tập 2 – Nguyễn Đức Vận Hóa học vô cơ tập 3 – Hoàng Nhâm Hóa học vô cơ - Nguyễn Đình Soa Handbook of inorganic chemicals - Pradyot Patnaik